基于机器视觉的激光熔覆熔池形貌监测

为了研究激光熔覆过程中熔池形貌的变化,搭建了激光熔覆熔池在线监测系统。采用COMS相机与激光设备同轴装配的方式获取熔池图像,在分析熔池灰度直方图分布的基础上,采用三角阈值分割的自适应阈值分割法对熔池图像进行二值化,通过Canny算子检索出熔池图像的边缘,利用最小外接矩形算法获取熔池区域的长和宽。以45钢为基体、420不锈钢为熔覆粉末进行9组单道熔覆正交实验。实验结果显示,在该监测系统下测得的熔池宽度与电子显微镜下测量的实际熔覆宽度平均误差为4.5%,验证了该视觉监测系统的有效性。对监测系统下得到的熔池宽度进行极差分析,结果表明:激光功率对熔池宽度的影响最大,其次是扫描速度,最后是送粉速率;熔池宽度随激光功率的增大而增大,随扫描速度和送粉速率增大而减小。利用该监测系统获取的熔池信息与变化规律可作为激光熔覆实时控制的参考变量,为激光熔覆实现闭环控制奠定基础。

金属壁面焊缝表面缺陷检测爬行机器人系统

针对目前金属壁面焊缝表面缺陷检测主要由人工完成,检测结果依赖检测人员的工作经验,且高空壁面作业较危险的情况,设计一款轮式磁吸附爬行机器人系统。该系统的轮式磁吸附爬行机器人可在金属壁面运动,利用YOLOv5目标检测框架训练神经网络分类模型,并将焊缝表面缺陷分类模型搭载于人机交互端软件,实现金属壁面焊缝表面缺陷的实时检测。

大刍草渐渗系雌穗表型统计及SNP分子标记开发

用玉米自交系B73和郑58做受体，大刍草做染色体片段供体，通过一代杂交、三代回交和五代自交的方法建立了B73-大刍草和郑58-大刍草2个渐渗系群体，并对2个群体BC3F6各家系进行了考种，统计穗部性状。结果表明，在B73-大刍草渐渗系中，83％家系穗长集中在9～14cm；85％的家系穗行数集中在12～16行，58％的家系行粒数集中在17～23粒，92．5％家系粒长都集中在0．7～1．0cm，73．5％的家系轴粗集中在1．8～2．4cm；34．5％的家系百粒重集中在18～23g，43．5％的家系集中在28～33g。在郑58-大刍草渐渗系中，83．5％的家系穗长集中在10～15cm；47．5％的家系穗行数为10行；83％的家系行粒数集中在14～25粒；70．5％的家系粒长集中在0．8～0．9cm；84．5％的家系轴粗集中在1．8～2．4cm；74．5％的家系百粒重集中在28～33g。本研究应用新一代测序技术开发了郑58和大刍草之间的211个多态性分子标记，包括199个SNP标记和12个INDEL标记。本研究不仅为玉米育种提供了新的种质资源，并为下一步的基因克隆提供分子标记，加速玉米分子育种进程。

颗粒增强铝基复合材料搅拌摩擦加工的研究现状及展望

从增强相在铝基体中的分布均匀性、铝基体晶粒形状尺寸变化、添加颗粒对复合材料综合力学性能的影响等方面出发,详细介绍了目前搅拌摩擦加工技术在制备碳化硅(SiC)、氧化铝(Al_2O_3)和碳纳米管等颗粒增强铝基复合材料研究中取得的阶段性成果;总结了采用搅拌摩擦加工技术制备颗粒增强铝基复合材料工艺过程中亟待解决的共性问题,包括:颗粒含量的提高,颗粒添加方式的改进、增强相颗粒种类的扩展等。

90nm浮栅型P-FLASH器件总剂量电离辐射效应研究

研究了基于90 nm e FLASH工艺制备的浮栅型P-Channel FLASH单元的总剂量电离辐射效应,主要研究了FLASH单元随总剂量增加的变化规律及编程/擦除时间对FLASH单元抗总剂量能力的影响。研究表明:随着总剂量的增加,浮栅型P-FLASH器件"开"态驱动能力(Idsat)、"关"态漏电(Ioff)及跨导(gm)未发生明显退化,但"擦除/编程"态的阈值窗口明显减小,且呈现"编程"态阈值电压(VTP)下降幅度较"擦除"态(VTE)快的特征;编程/擦除时间的增加会导致FLASH单元阈值电压漂移量,对编程态FLASH单元,编程时间的增大导致阈值电压漂移量增大,而对于擦除态器件FLASH单元,擦除时间的增加导致阈值电压漂移量减小。综上所述,总剂量的增加仅引起浮栅型P-FLASH单元阈值电压的漂移,即浮栅内电荷的转移;编程/擦除时间的增加导致FLASH单元阈值电压漂移量的差异,主要是由于编程/擦除应力时间的增加导致隧道氧化层及界面处陷阱电荷的引入所引起的。

基于爬壁机器人的EH36船用高强钢立焊工艺研究

目的研究在爬壁机器人平台上进行EH36船用高强钢立焊的可行性及工艺参数。方法通过在实验室搭建焊接实验平台来模拟EH36船用高强钢的实际焊接场景;在轮式爬壁机器人WRobot-50平台上进行船用EH36高强钢的立焊实验;对不同参数下的试样进行宏观形貌、微观组织及相关力学性能分析。结果在电流为160 A、电压为24.5 V、焊接速度为0.6 m/min下,可以得到外观成形及微观组织都没有缺陷的立焊焊缝,其中焊缝的硬度较母材提高了约30%,屈服强度较母材约提高了4.3%,抗拉强度较母材约提高了9.0%。结论爬壁机器人完全适用于船用EH36高强钢的立焊工艺,并且可以应用到船舶、石化等大型钢结构件的焊接工作中。

履带式爬壁机器人优化设计

针对履带式爬壁机器人在运行过程中容易出现履带脱离、磁铁损伤、吸附不稳定等问题,通过优化履带结构、改善传动装置、改进机器人本体结构,提出了履带式爬壁机器人优化设计方案。经仿真结果和样机实验测试验证,该爬壁机器人负载能力强、稳定性好、运行灵活性好。

电镀硬铬工艺原理及铬层组织与性能浅析

梳理了传统电镀硬铬的工艺原理及铬层的组织和性能:传统电镀硬鎔采用电解池原理,在阴极区域,电极反应分3个阶段,分别进行单一或多个的H^+→H2,Cr2O7^2-→Cr^3+和HCrO4^-→Cr反应,在阳极区域,同时进行H2O→O2、Cr^3+^→Cr2O7^2-和Pb→PbO2反应;传统电镀硬铬层的微观组织形貌呈垂直并贯穿到金属表面的网状微裂纹状,并显著影响铬层的硬度、耐磨性和耐蚀性等性能。

搅拌摩擦加工制备铝硅合金组织和性能研究

通过在1050铝板中添加硅颗粒,采用搅拌摩擦加工的方法制备了铝硅合金。采用的旋转速度为950r/min,进给速度为47.5mm/min,搅拌道次为4道次和6道次。结果表明,通过多道次的搅拌摩擦加工,硅颗粒均匀分布在微观组织中。与母材相比,试样搅拌区的硬度和抗拉强度得到了极大提高。细小圆润的硅颗粒的均匀分布是性能提高的主要原因。

基于双处理器的超声波焊接电源设计

文中设计一种基于DSP和ARM9双处理器控制的超声波焊接电源并介绍了双处理超声波焊接电源的硬件组成和软件设计流程。采用DSP控制器对超声波焊接电源外设工作状态以及焊接工艺过程控制。采用ARM9控制器设计了基于Linux系统的人机界面控制系统。采用双口RAM技术实现双处理器的数据共享,确保超声波焊接电源工艺参数、状态信息等数据的快速、实时、可靠传输,以适应用户对超声波焊接电源远程监控和故障诊断等大量数据处理的需要。搭建超声波金属焊接试验平台进行焊接测试,实验结果表明,研制的超声波电源具有良好的人机交互性并能得到较好的焊接效果。

激光熔覆60%WC-Ni涂层参数及性能研究

镍基碳化钨(WC-Ni)复合材料是常用的激光熔覆材料之一,可有效改善材料表面的耐磨性。但由于碳化钨(WC)属于硬脆材料,受热易分解、溶解、氧化等,导致熔覆层中WC体积分数受限,且涂层容易存在裂纹。因此,当前针对该种材料的激光熔覆研究主要集中于较低的WC含量(质量分数<50%)。为进一步探究高含量WC(质量分数>50%)镍基合金的激光熔覆层性能,首先,以60%WC-Ni粉末为激光熔覆材料,以CCS-B钢板为基材,分别研究激光功率、送粉速度、激光扫描速度对熔覆层宽度、高度及稀释率的影响规律;然后,确定合适的熔覆参数组合,并在基材表面加工制备熔覆层;最后,分别对基材和熔覆层进行硬度和摩擦磨损实验测试,结果显示:与基材相比,熔覆层平均硬度达到81.44 HRC,提高了5.45倍;同样时间内摩擦磨损量降低93.6%,摩擦系数降低12.37%,熔覆层的硬度和耐磨性均获得显著提升。

基于改进DDPG算法的船舶航迹跟随控制系统

鉴于船舶在航行时受到风、浪和流等不确定因素干扰,传统的船舶航迹控制方法难以在不确定环境且控制系统处于多输入、多输出的条件下精确建模,导致船舶容易偏离预设航迹,影响船舶行驶的安全性。为降低船舶偏航,实现船舶航迹的精准控制,将深度确定性策略梯度(DDPG)算法引入到控制系统。首先,分析船舶的运动学,详细介绍DDPG算法的基本原理并对算法进行改进;然后,在Matlab/Simulink中搭建船舶航迹跟随控制系统并进行仿真实验。实验结果表明,该系统稳定性好,能对外部干扰迅速做出响应,对船舶航迹控制具有一定的参考价值。

基于EtherCAT总线的轻量型爬壁机器人系统

为解决当前大型钢结构件的特种作业人工依赖性高、作业环境差和效率低等问题,设计一种基于EtherCAT总线的轻量型爬壁机器人系统。首先,介绍爬壁机器人系统需求与方案;然后,给出设计爬壁机器人系统硬件和软件;接着,阐述机器人搭载不同工具可用于不同作业任务;最后,经测试验证,该机器人系统功能达到了预期目标。

一种超声换能器的设计及仿真

结合功率超声技术的实际工业应用,根据超声换能器的理论指导,设计一款夹心式功率超声换能器。通过ANSYS软件对所设计的换能器进行了有限元的仿真模拟,并制作了一个超声换能器的实物,验证了实物与设计仿真的一致性。

激光辅助增材制造CoCrNi中熵合金的纵向力学性能研究

针对钴铬镍(CoCrNi)增材制造过程中,因热传导具有方向性,且受层间结合强度和材料显微结构影响,导致CoCrNi的纵向(平行于材料沉积方向)力学性能(屈服强度、抗拉强度、延伸率)较差的问题,采用激光辅助增材制造方法制备CoCrNi中熵合金。实验结果发现:随着打印工件沉积高度增加,散热性变差,出现较大的外延晶,且产生热裂纹;制备的CoCrNi纵向力学性能明显低于文献[9]的横向力学性能,但保持了相对较好的强度和韧性。

基于改进蚁群算法的船舶航向自动控制系统

针对传统的船舶航向自动控制算法无法对船舶数学模型进行准确建模,且模型参数无法适应不同环境的控制精度要求的问题,提出一种改进蚁群算法。首先,建立船舶运动方程,明确影响控制精度的重要参数;然后,将蚁群算法与船舶航向自动控制系统相结合,并根据实际应用对象的特点对蚁群算法进行改进,使改进蚁群算法能够快速求出控制系统重要参数的最优解,提高船舶航向的控制精度;最后,通过仿真验证算法的可行性。仿真结果表明,相比传统蚁群算法,本文提出的改进蚁群算法求得的最优路径误差率降低了3.8%,并能较快迭代出最优解,提高了船舶航向控制的精度,减少船舶的无效行驶里程。

激光熔覆碳纳米管增强高熵合金涂层及耐腐蚀性能

通过机械混合方法解决了碳纳米管(CNTs)在Co Cr Fe Ni高熵合金粉体表面的团聚问题,采用激光熔覆方法在304不锈钢基板上制备了Co Cr Fe Ni-CNTs涂层,碳纳米管优化质量分数为1.0%,研究了涂层微观组织、显微硬度及抗中性盐雾腐蚀性能。结果表明:涂层的晶粒为单一的面心立方(FCC)结构,按照晶粒形态可以分为平面晶、胞状枝晶、柱状枝晶、等轴晶,晶界上形成了M_(7)C_(3)型碳化物共晶相,未分解碳纳米管弥散分布在晶粒内,Si/C类夹杂物来自于熔化的基板材料。涂层内硬度分布较均匀,由于碳纳米管和M_(7)C_(3)碳化物的第二相强化作用,硬度水平可以比Co Cr Fe Ni涂层提高70 HV以上。经中性盐雾腐蚀269 h后,点蚀仅发生在脱落的Si/C类夹杂物周围区域,而在晶粒及晶界内其他区域均未发现腐蚀现象,因此,严格限制Si/C类夹杂物进入涂层将进一步改善复合涂层的抗中性盐雾腐蚀性能。

搅拌摩擦加工改善材料组织性能研究现状及展望

归纳总结了目前采用搅拌摩擦加工技术对铝合金、镁合金、钛合金等进行组织和力学性能改善的研究现状以及尚未解决的问题,展望了利用搅拌摩擦加工技术改善材料组织性能的研究新方向。